FeOOH/碳布柔性薄膜电极的制备及其超级电容器性能研究

运用简便易操作的水解法合成了一系列的FeOOH/碳布柔性电极,通过改变水解温度调节FeOOH的纳米结构,采用X-射线粉末衍射、扫描电镜、X-射线光电子能谱等技术对得到的柔性电极进行了表征,将所得材料用作超级电容器负极,研究了其电化学性能.在80℃水解条件下得到的FeOOH/碳布电极的放电比容量高达240F·g~(-1),循环2 000周后容量保持率高达78%.研究表明,FeOOH/碳布柔性薄膜电极的制备方法简单、原材料廉价易得、电化学性能良好,具有广泛的应用前景.     

Ag修饰的多孔Co(OH)2纳米阵列薄膜的制备及其性能

采用水热沉积法和化学还原法制备银修饰的多孔氢氧化钴纳米阵列薄膜,使用X光衍射仪和扫描电镜对样品进行表征.性能测试结果表明,Co(OH)_2/Ag复合材料具有优异的循环稳定性,1 200次循环后其比电容仍然保持869.2F·g~(-1),比氢氧化钴纳米阵列薄膜高出155F·g~(-1).     

MnO2/碳球复合材料的制备及其电化学性能的研究

利用碳球为还原剂,在中性KMnO₄溶液中制备出MnO₂/碳球复合材料,并对其结构和电化学性能进行了研究。结果显示,随着碳球含量的增加,MnO₂/碳球复合材料的循环稳定性提高,但比电容量降低;当碳球质量分数为35%时,MnO₂/碳球复合材料的比电容量在50mA/g的电流密度下达到181F/g。分别采用KOH活化和混酸氧化的碳球为还原剂,可以有效地提高MnO₂/碳球复合材料的比电容量和循环稳定性,相应复合材料的比电容量分别达到192F/g和218F/g,而且经过500次的充放电测试,仍然保持为184F/g和192F/g。     

Ni(OH)_2-VS_2纳米复合材料的制备及在超级电容器上的应用

采用水热法合成Ni(OH)_2-VS_2纳米复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对复合材料物相及形貌进行表征.将所得的复合材料用作超级电容器电极材料,通过循环伏安法、恒电流充放电法以及交流阻抗法对Ni(OH)_2-VS_2纳米复合材料的电化学性能进行评价.同时探讨了Ni(OH)2与VS2的不同质量比对复合材料电化学性能的影响.结果表明:Ni(OH)2与VS2的质量比为5∶1时所制备的Ni(OH)_2-VS_2纳米复合材料具有更优异的电化学性能.在电流密度为1A/g时,比电容最高可达到4021F/g,且在电流密度为5A/g下进行500次充放电测试,电容保持率仍在80%以上.     

氮掺杂多孔碳的制备及其电化学性能研究

利用溶剂挥发结合高温热聚合法制备了氮掺杂多孔碳(NPC)材料,并通过SEM、TEM、TG、N_2吸附-脱附、XPS等表征手段对样品的微观形貌结构和元素组成进行了分析.结果表明,氮元素掺杂明显增加材料的比表面积和孔体积,当制备的氮掺杂多孔碳材料的含氮量为4.2%(原子分数)时,它的比表面积高达422.0m~2/g高于没有氮掺杂样品的301.1m~2/g.此外,采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗对NPC材料的电化学性能进行了深入研究.测试结果表明氮元素掺杂能够明显增加材料的比电容量,降低材料的内阻,极大提高碳材料的电化学性能.在0.5A/g的电流密度下,通过氮元素掺杂使得材料的比电容从83.8F/g提高至162.8F/g,内阻值从1.39Ω降低至0.47Ω;并且所得的氮掺杂多孔碳样品具有良好的倍率性能和循环稳定性.     

硝酸改性碳微球的制备及电化学性能

为了提高碳电极材料的比容量,将悬浮聚合法合成的聚苯乙烯微球经高温碳化后,再通过浓HNO₃液相处理制备改性碳微球电极材料.通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、N₂ 吸附解吸仪和傅里叶红外光谱表征所合成碳微球和改性碳微球的形貌和微观结构,以及循环伏安法和恒流充放电法测试改性碳微球电极材料的电化学性能,结果表明:在0.625 A/g的电流密度下改性后碳微球比容量达到246 F/g,且在12.5 A/g的大电流密度下仍然具有比未改性碳微球明显高的比容量.     

球形Ni(OH)2粒径分布对电化学活性的影响

以不同粒径球形Ｎｉ（ＯＨ）２为活性材料，以泡沫镍为导电基体制备氢氧化镍 电极，进行活性检测，结果表明，以按一定粒径比例混合的Ｎｉ（ＯＨ）２为活性物质所制备的电极，其电化学活性最高。     

脲醛树脂前驱体碳微球形貌调控及电化学性能研究

为了探究原料配比对脲醛树脂形貌及碳微球电化学性能的影响,通过改变尿素、甲醛与甲酸的物质的量比,制备了三种不同微纳结构的脲醛树脂微球,再在氮气保护下800℃裂解,获得了相应的碳微球。采用上述脲醛树脂前驱体制备的花状碳纳米微球(NUFC-3)作为电极材料,在三电极体系中开展电化学性能研究。结果表明,在1 A/g的电流密度下,比电容(Cs)为189 F/g;在20 A/g的电流密度下,Cs为145 F/g,其保留率为76.7%。该脲醛树脂为前驱体的碳微球具有制备方法简单、成本低廉及电化学性能优异等优点,有望在电化学储能领域获得应用。     

纳米层状二氧化锰的制备及电化学性能研究

以KMnO₄、NaOH和MnCl₂为原料,在室温下采用液相氧化还原法制备了层状二氧化锰电极材料.分别采用X-射线衍射、扫描电子显微镜和N₂吸附-脱附等方法对材料试样的晶型结构、表观形貌和比表面积等物理性能进行了表征; 采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了材料试样的电化学性能.研究结果表明:所制备的层状二氧化锰为纳米材料,比表面积为89 m·g,在0.5 mol·LLi₂SO₄水系电解液中比电容为96.7 F·g,等效串联电阻为1 Ω,漏电流为0.24 mA,800次循环前后具有良好的循环稳定可逆性.     

功能化多孔碳纳米球的制备及电化学性能

以聚吡咯(PPy)纳米球为前驱体,经1 000℃高温炭化后,采用KOH在750℃进行活化制备多孔碳纳米球(PCS),并利用对巯基苯胺(PATP)与PCS进行溶剂热反应对PCS进行功能化处理,制备了高密度的功能化多孔碳纳米球(PATP-PCS).结果表明,经过PATP功能化之后,低密度的多孔炭材料转变为高密度的功能化炭材料.PATP-PCS的体积电容在0.5 A/g时可达183.63F/cm~3;当电流密度增大到20 A/g时,体积电容仍有123.14F/cm~3,显示出优异的倍率性能;在电流密度为10A/g的条件下,经过3 000次恒流充放电循环后,其循环寿命高达94.7%,表明了突出的循环稳定性.     

纯化及活化对螺旋碳纳米纤维形貌及电化学容量的影响

采用盐酸对乙醇火焰燃烧制备的螺旋碳纳米纤维(CNCs)进行纯化,用KOH对纯化后的CNCs进行活化,利用透射电子显微镜(TEM)和氮气自动吸附仪分析了纯化及活化对CNCs形貌及孔结构的影响,并考察了活化后CNCs电化学容量的变化.结果表明:盐酸纯化处理去除了CNCs中大部分催化剂颗粒,并使比表面积增加;活化后CNCs长度明显变短,比表面积显著增加,纤维壁也较活化前变得粗糙;活化后的CNCs电化学容量显著提高,比电容由未经处理时的40 F/g提高到107 F/g.     

TiO2纳米颗粒电化学后处理对超级电容器性能的改善

通过水热法以硫酸钛为钛源制备TiO2 纳米颗粒,然后将样品制成电极模拟超级电容器.1)通过SEM观察TiO2 纳米颗粒的微观形貌,其直径大小分布在30～50 nm, 并通过XRD测定TiO2 纳米颗粒的晶相结构为锐钛矿型;2)对超级电容器进行电循环处理,其比电容从10 mF/cm2增长到103 mF/cm2,并达到稳定,说明电循环处理大幅度提高了该样品的电导率;3)CV曲线中观察到一对明显的氧化还原峰,其比电容主要起源于该氧化还原反应. 恒流充放电和CV曲线计算所得比电容基本一致,阻抗谱图谱也清晰地显示了氧化还原反应所对应的极化电阻的存在.     

球形Ni(OH)2的微结构和热分解特性与电化学性能的关系

应用统计方法,利用电子显微镜、X射线衍射仪、热重/量热分析和恒电流充放电测试手段研究了球形Ni(OH)2的形貌、结构和热分解性与电化学性能的关系.研究结果表明:随着球形Ni(OH)2表面微晶从结晶良好的粗粒片状到结晶不好的细粒状变化,其以放电容量表示的电化学性能总体上降低.样品的放电比容量与(001)面XRD的半高宽及(100)面的半高宽明显负相关,而与(001)面间距d001及(101)面的半高宽的正相关性不强,与其热分解失水量负相关,与其热分解温度正相关;球形Ni(OH)2的放电容量随其结晶性与单晶粒度的增大而提高.     

掺铝Ni(OH)_2的制备及其电化学性能

利用化学共沉淀方法制备出充放电性能良好的低掺铝量氢氧化镍,并用XRD和IR分析了掺铝氢氧化镍的结构特征.实验结果表明:在氢氧化镍制备过程中适量掺铝可制得比能量较高的α相和β相共存的混合晶型Ni(OH)2,掺铝后α-Ni(OH)2的形成、β-Ni(OH)2相晶粒度的细化及含水量的增加均有利于提高电化学活性.     

纳米碳对DMcT-PAn正极材料电化学性能的影响

研究了纳米碳对DMcT-PAn正极材料的电化学性能的影响.实验结果表明:DMcT-PAn正极材料的电化学氧化还原电流随着纳米碳含量的增加而增大;纳米碳使聚苯胺(PAn)膜的第2个氧化还原峰(位于0～0.2 V)电位发生正移,而微米级碳的存在使得PAn膜的氧化还原电位发生负移,因此,纳米碳主要是影响复合材料中聚苯胺的电化学性能;同时,在纳米碳的作用下,DMcT-PAn的电化学反应阻抗变小,复合膜的电化学容量增加,说明纳米碳对DMcT-PAn电化学反应有电催化作用;当纳米碳质量分数为8%～15%时,含碳复合膜的电化学容量比本征DMcT-PAn膜的电化学容量高,电化学反应阻抗Ret较低;纳米碳可有效改善DMcT-PAn正极材料的电化学性能.     

离子液体溶解法制备超级电容碳及其电化学性能研究

文章以高纤维素废纸屑为原料,利用无机离子液体进行选择性表面溶解处理,得到具有润胀特性的胶状前驱体,在不同温度条件下热解制备生物质多孔碳。800℃下生物质多孔碳比表面积为1 276.3 m²/g,电化学测试结果表明,其具有较高的比电容(271 F/g),经过1 000次循环,电容保持率为90.3%。为了进一步提升超级电容器的电化学性能,在1 mol/L H₂SO₄电解液中加入15 g (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O,超级电容器的比电容得到显著提升,电流密度为10 A/g时,比电容为439 F/g,为原电容器(221 F/g)的2倍。研究结果可为生物质多孔碳超级电容器制备提供参考。     

基于高负载量铂单原子/缺陷Ni(OH)2纳米带/N掺杂石墨烯的电化学无酶葡萄糖传感器

通过水热法和浸渍法合成了铂单原子质量分数高达3.00%的铂单原子/缺陷Ni(OH)₂纳米带/氮掺杂石墨烯(PtSAs/D-Ni(OH)₂/NG)催化剂.通过像差校正高角度环形暗场扫描透射电镜(AC-HAADF-STEM)和X线吸收光谱(XAS)对Pt单原子进行了表征.采用循环伏安法和计时电流法研究了PtSAs/D-Ni(OH)₂/NG对葡萄糖的电化学性能.基于PtSAs/D-Ni(OH)₂/NG的电化学传感器表现出高灵敏度(439.47μA·mmol^-1·L·cm^-2)、优异的选择性、低检测限(2.00μmol·L^-1)和良好的稳定性.PtSAs/D-Ni(OH)₂/NG对葡萄糖的高催化活性可归因于Pt原子和Ni原子之间的协同催化作用.     

CO2活化温度对碳气凝胶超级电容器性能的影响

通过改变间苯二酚、甲醛和碳酸钠的配比,实现对碳气凝胶材料孔结构的控制.通过改变CO_2活化的温度,研究活化温度对碳气凝胶孔结构和电化学性能的影响.利用氮气吸脱附实验(BET)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的孔结构和表面形貌进行表征分析,运用循环伏安法(CV)、恒流充放电等技术对材料的电化学性能进行测定.结果表明:提高CO_2活化温度有利于改善材料的结构和性能,当CO_2活化的最高温度为1 000℃时,碳气凝胶具有最高比表面积(2 201m~2/g);在6mol/L的KOH溶液中,当电流密度为1A/g时,相应的比电容可达190F/g.     

CNTs对MH/Ni电池正极电化学性能的影响

采用化学气相沉积法制备碳纳米管,将碳纳米管作为添加剂掺杂制备MH/Ni电池正极,研究了正极中添加不同含量在不同充放电制度下对电化学性能的影响. 结果表明,在30 mA/g恒电流放电条件下,添加了碳纳米管的模拟电池放电性能并没有得到改善,而且比没有添加的要差些;但在60 mA/g恒电流放电条件下,添加碳纳米管的作用比较明显,添加量为质量分数1%的碳纳米管电化学性能较好,在第40和80次循环时放电容量分别为272.2 mAh/g 和260.3 mAh/g,而且放电平台比较平稳.     

La(Ⅲ)和Co(Ⅱ)复合掺杂非晶态氢氧化镍的电化学性能研究

采用微乳液快速共沉淀法制备出稀土La（Ⅲ）和Co（Ⅱ）复合掺杂非晶态氢氧化镍粉体,采用XRD、SAED和Raman光谱测试分析其结构形态和形貌,将样品合成镍电极材料并组装成MH-Ni电池,研究样品电极的不同掺杂比例对其电化学性能的影响及其相应的电化学效应作用。结果发现,样品材料的微结构无序性强,质子缺陷较多,呈现明显非晶材料结构特征 在80 mA.g-1恒电流充电5h,40 mA.g-1恒电流放电,终止电压为1.0 V的充放电制度下,复合掺杂4 wt.%La（Ⅲ）2 wt.%Co（Ⅱ）样品的放电平台为1.273 V,放电容量高达348.43mAh.g-1,电极材料在充放电循环30次,放电比容量衰减率仅为2.86%,循环可逆性较好。